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'''模拟信号'''([[英语]]:analog signal),是在[[时域]]上数学形式为[[连续函数]]的[[讯号 (信息论)|讯号]]。与类比讯号对应的是[[数码讯号]],后者采取分立的逻辑值,而前者可以取得连续值。类比讯号的概念常常在涉及[[电]]的领域中被使用,不过[[经典力学]]、[[水力学]]、[[空气动力学]](Pneumatic)等学科有时也会使用类比讯号的概念。 === 概述 === 类比讯号利用对象的一些物理属性来表达、传递信息。例如,非液体[[气压表]]利用指针螺旋位置来表达压力信息。在电学中,[[电压]]是类比讯号最普遍的物理媒介,除此之外,[[频率]]、[[电流]]和[[电荷]]也可以被用来表达类比讯号。 任何的信息都可以用类比讯号来表达。这里的讯号常常指物理现象中被测量对变化的响应,例如声音、光、温度、位移、压力,这些物理量可以使用传感器测量。模拟讯号中,不同的时间点位置的讯号值可以是连续变化的;而对于数码讯号,不同时间点的讯号值总是处于预先设定的离散点,因此如果物理量的真实值不能在这些预设值中被找到,那么这时数码讯号就与真实值存在一定的偏差。 === 分辨率 === 理论上,类比讯号的分辨率趋近无穷大。不过在实际情况中,类比讯号的分辨率常常会受[[杂讯]]和讯号摆率({{lang|en|Slew Rate}})的限制。因此,现实中的类比讯号和数码讯号的分辨率和带宽都有一定的限制。在一些非常复杂的类比系统中,诸如非线性问题和杂讯等效应会降低类比讯号的分辨率,以至于此时它的分辨率甚至低于特定的数码讯号系统。类似的,当数码系统变得复杂时,数码资料流里会产生错误。在实际的系统中,往往需要综合应用两种形式的讯号,从而使系统获得最好的工作性能。 === 优点 === 模拟信号的主要优点是其精确的分辨率,在理想情况下,它具有无穷大的分辨率。与数字信号相比,模拟信号的信息密度更高。由于不存在[[量化 (信号处理)|量化误差]],它可以对自然界物理量的真实值进行尽可能逼近的描述。 模拟信号的另一个优点是,当达到相同的效果,模拟信号处理比[[数字信号处理]]更简单。模拟信号的处理可以直接通过[[模拟电路]]元件(例如[[运算放大器]]等)实现,而数字信号处理往往涉及复杂的算法,甚至需要专门的[[数字信号处理器]]。 === 缺点 === 类比讯号的主要缺点是容易受到杂讯(讯号中不希望得到的随机变化值)的影响。讯号被多次复制,或进行长距离传输之后,这些随机杂讯的影响可能会变得十分显著。在电学里,使用接地封锁(Shield)、线路良好接触、使用[[同轴电缆]]或[[双绞线]],可以在一定程度上缓解这些负面效应。 杂讯效应会使讯号产生失真,失真后的类比讯号几乎不可能再次被还原,因为对所需讯号的[[放大器|放大]]会同时对杂讯讯号进行放大。如果杂讯频率与所需讯号的频率差距较大,可以通过引入[[电子滤波器]],过滤掉特定频率的杂讯,但是这一方案只能尽可能地降低杂讯的影响。因此,在杂讯在作用下,虽然类比讯号理论上具有无穷分辨率,但并不一定比数码讯号更加精确。 尽管数码讯号处理演算法相对复杂,但是现有的数码讯号处理器可以快速地完成这项任务。[[电脑]]等系统逐渐普及也使得数码讯号的传播和处理变得更加方便。诸如[[照相机]]等设备都逐渐实现数码化,尽管它们最初必须以类比讯号的形式接收真实物理量的信息,最后都会通过[[类比数码转换器]]转换为数码讯号,以方便电脑进行处理,或通过[[网际网络]]进行传输。 ===将类比讯号数码化的理由=== *类比系统较容易受到[[杂讯]]的影响,而数码系统则较不易受杂讯影响。并且,对于长距离传输,可以在路径上的任何位置,无误差的重新产生和原始讯号相同的信号,并且传输通过该位置后所剩下的距离。 *在类比系统中,要在相同传输架构下整合不同的服务相对数码系统更加困难。所以,实务上,我们一般以数码方式呈现影像以及声音。 *数码传输系统不须因信号源的性质而有所改变。例如,数码传输系统可以用10kbps的速率来传输声音或者传输电脑信息,而这是类比系统不易达成的。 *处理类比信号的电路较不容易复制,并且数码电路对于温度或震动等的影响较不敏感。 *我们很容易描述数码讯号的特征,而且一般数码讯号的振幅范围与变化都比类比讯号来的更小,所以从硬件设计的角度来看,更加容易。 虽然,几乎所有的传递媒介,例如电缆、无线电波、光纤等,应用在数码或类比讯号上都可以,但是数码技术相较于类比技术,可以更有效的利用这些媒介,例如以下所说的方法,更容易应用在数码技术: *媒介分享策略,例如说多工技术,应用于数码传输比起类比传输更加容易。 *有许多技术,例如对讯号源的编码,可以很好地移除在数码传输系统中的累赘信息,降低真正的传输信息量,节省带宽。 *有许多技术,例如频道编码,可以将累赘信息加到数码传输中,达到校正接收器端的传输误差的效果。 *数码技术相较于类比技术,更容易制定出严谨的全球标准与规范。标准与规范可以保证我们即使不同的制造商生产出不同特性的通讯元件,他们之间仍可以有一定的互通性。 *其他技术,如等化效应之频道补偿技术,相较于类比传输,也更容易应用在数码传输技术上。 === 调制 === 利用信号的[[调变]]技术,可以将信号转换成所需要的不同性质的模拟信号。例如,可以对[[正弦曲线|正弦]][[载波]]进行[[调幅]]、[[调频]]来达到特殊的工作目的。 === 参见 === * [[模拟电视]] * [[数字信号]] [[Category:信号处理|A]]
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